浅析小导管注浆技术在隧道工程施工中的应用

何琨

摘要：小导管注浆以其施工工艺简单、施工作业空间要求较小、施工方案可以随时调整和显著的经济效益等特点，在隧道及地下工程施工中得到广泛的应用，本文对此进行了探讨。

关键词：小导管注浆技术；在隧道工程；

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一、前言

注浆是借助于压力(液压、气压)或电化学的原理将具有胶凝能力的浆液通过一定的管路注入土层(或岩层)中的空隙、裂隙与空洞中，将其中的水分与空气赶走，将松散破碎的岩(土)层胶结起来，以达到改善岩(土)层性能(降低岩、土层的渗透性;提高岩、土层的强度与承载能力;减少岩、土层的变形)的目的的一种施工方法。随着我国经济的快速发展，隧道工程在我国大量兴建，在施工中遇到了各种各样的困难地层，人们在不断地摸索和开发新的地层加固技术，小导管注浆技术以其适应性强而得到大量的应用，采用小导管比超前大管棚和注浆施工工艺相对简单得多，支护技术在很小的空间内利用简单的手持风钻即可进行钻眼及布管工作，遇到地层变化时可随时调整施工方案，经济效益显著。

二、小导管注浆技术在隧道工程施工中的应用

1、认真阅读设计文件

小导管注浆只是地下工程施工的辅助工法之一，在进行小导管注浆施工前必须认真阅读设计图，分析总体施工方案，了解小导管注浆在施工中的主要目的以及和总体施工方案的相互关系，将小导管注浆施工合理的安排在施工计划中。熟悉设计图中小导管注浆设计的各项参数，做到施工前心中有数。其内容主要包括小导管注浆的加固范围，导管的类型，小导管的间距、外插角、长度，浆液类型、配比、注浆压力、注浆量等，以及设计中考虑的外界环境因素等。另外，设计图是依据有关的地质图及参考相关资料并根据经验编制的，在地下工程施工中，实际地质情况往往有较大的变数，而且在设计小导管注浆作为辅助施工方法的地段地质情况一般比较复杂，所以，在施做小导管注浆前要认真分析现场的实际地质状况，绘制详细的地质资料和设计资料进行比较，发现不同之处及时提出，以便及时修改设计，使设计更加符合实际，使小导管注浆施工更加有效。

2、现场注入试验

由于隧道工程不可知因素较多，施工中为保证注浆效果相对可靠，施工前进行现场原位注入试验是必须进行的项目。影响注浆效果的因素有注入工法、注入压力、注入速度、浆液、凝胶时间、注入管的种类等多种因素。就这些因素而言，直到现在己经完成的多数施工实绩均按经验确定工法、浆液的种类及各种注入参数，在土质差异不太大的场合下，改变试验数据的例子很少。因此大多数试验均以确认当初的单位注入量是否恰当为目的。因此一般试验按照等边三角形布置3个注浆孔的模式做3—4遍，目的在于确认各区效果的差异。如果要找最佳注入率，则选择包括计划注入率在内的四组注入率的情形为多。根据注浆结果，对岩体的渗透性和强度进行效果确认，一般来说，通过现场渗水试验求得渗透系数的方法确认岩体的渗透性，通过开挖进行块状取样，然后进行室内强度试验，特别是由三轴抗压试验求内聚力的方法，对确认化注效果而言是比较好的方法。在试验的过程中根据注浆效果的确认适当调整注浆参数后作为施工注浆参数。

3、钻孔、打小导管

（1）测量放样。准确的将设计的小导管位置布置在施工断面上，作好标记。并设置必要的控制点，以便在钻孔时用来控制小导管的外插角度和方向。（2）打小导管。可以采用游锤或钻孔台车或风枪将小导管直接打入地层。但不同的地质条件又有所不同。砂土类可用中20钢管制作吹风管，将吹风管缓缓插入土中用高压风射孔，成孔后将小导管打入。在必要时可以用小导管作为套管的外管，吹风管作为内管，边射孔边将小导管打入。在岩体能够成孔的情况下，采用现场钻孔设备先钻孔，然后采用钻孔设备和游锤配合将小导管打入。在土石混杂的地层中成孔比较困难，可采用钻进和顶管同时进行的方式进行施工。（3）技术要求。小导管在开挖轮廓线上按照设计位置及角度打入。渗入性注浆施工时，孔位误差不得大于5cm，角度误差不得大于2。;劈裂压密注浆施工时，孔位误差不得大于10cm，角度误差不得大于3。。超过误差时，在偏大的空间补管、注浆。钢管实际打入长度不得短于平均实际打入长度30cm，否则，进行补打或开挖后补管注浆。

4、浆液配置与搅拌

配置水泥浆液就是选择合适的水灰比。研究表明，浆液的粘度、结石强度及渗透系数水灰比的大小有较大关系。浆液的粘度随水灰比的增大而减小，当水灰比>1.5时后粘度随水灰比的增大而减小的趋势缓慢，当水灰比>3后粘度几乎与水灰比的变化无关。浆液结石强度一直随水灰比的增大而减小，此外，实验中还发现结石的渗透系数一直随水灰比的增大而增大。因此注入水泥浆时，水灰比不能太大，否则，对保证加固强度、抗渗系数和耐久性不利。但也不能大小，只要能够满足浆液达到注入范围即可。通常水灰比可选择在1~2.5的范围内，当基岩裂缝较小时，可使水灰比增大到3。在现场施工中，根据围岩的实际情况，依据经验把水灰比选择在1~3的范围内，可以分成2—3个等级，浆液由稀到浓逐级变换。为了减小凝固时间，可以掺入早强剂或采用早强水泥。浆液采用砂浆拌合机拌合。拌合浆液时，浆液的搅拌时间与浆液粘度，结石强度有较大关系。搅拌时间增长，粘度略有增加;而结石强度却因搅拌时间的增长而迅速下降。搅拌3h比搅拌lh的浆体结石强度下降30%，搅拌4h比搅拌1h的浆体结石强度下降50%。这是搅拌时间过长对水泥水化形成的凝胶结晶结构产生破坏的原因，所以注浆过程中必须严格控制水泥浆液的搅拌时间。通常在60min左右。

5、注浆

注浆前，先喷射混凝土封闭掌子面，如果止浆墙厚度较大时，采用模筑混凝土。注浆施工注意事项（1）小导管注浆采用注浆泵提供压力，浆液在注浆泵压力作用下以小导管上的小孔为通道直接将浆液压入岩体中，所以在注浆施工中起决定性的因素有注浆压力、注入速度、注浆量、岩体的性质。除岩体性质不能改变外，其它因素是可控因素。在注浆过程中，一定要把握注浆过程中的注入压力和注入速度，保证注入量。（2）在注浆过程中，经常发生浆液从其它孔流出的现象，这种现象称为串浆。发生串浆时，在有多台注浆机的条件下，应同时注浆，在单泵条件下应将注浆孔及时堵塞，轮到该管注浆时，再拔下堵塞物，用铁丝或细钢筋将管内杂物清除并用高压风或高压水冲洗(拔塞后外流浆的注浆管不必进行此工序)，然后再注浆。（3）注单液水泥浆时压力突然升高，则可能发生堵塞，应停机检查。当堵塞时，敲打或滚动注浆管以疏通浆液通道，无法疏通时就近补管。（4）注水泥水玻璃双液浆时压力突然升高，则关停水玻璃泵，进行单液注浆或注清水，待泵压正常时，再进行双液注浆。（5）水泥浆单液或水泥水玻璃双液注浆进浆量很大，压力长时间不升高，则应调整浆液浓度和配比，缩短凝胶时间，进行小泵量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间。（6）渗入性注浆单孔注浆量不得少于平均每孔注浆量的80%，劈裂压密注浆单孔注浆量不得少于平均每孔注浆量的60%，超过偏差必须补管注浆。

三、结语

总之，小导管注浆技术的最大优点是施工设备简单，工艺简单，可以根据实际情况，随时确定小导管注浆的使用与否;小导管注浆适应性强，可以根据实际情况，随时变更施工方法。当然小导管注浆技术也存在缺点，小导管注浆施工规模小，加固范围相对较小;注浆效果不能完全确定，常用的注浆基本检测方法显得与之不太配套和适应，所以其可靠性相对较差，还需要我们在今后不断研究和探讨。

参考文献：

1、程晓、张风祥，土建注浆施工与效果检测，同济大学出版社，2009

2、关宝树，隧道力学概论，西南交通大学出版社,2008

3、叶观宝等，地基加固新技术，机械工业出版社，2009

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。